《Journal of Animal Breeding and Genetics》：Thermal Thresholds and Genetic Sensitivity in Barrel Racing Performance of Quarter Horses Across Temperature–Humidity Indices
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热应激是影响马匹运动员性能和福利日益重要的挑战，尤其是在不同气候条件下进行的比赛中。因此，理解性能对热负荷增加的遗传基础对于支持稳健的遗传评估和可持续的选择策略至关重要。本研究旨在评估巴西夸特马（Quarter Horses）在由两个广泛使用的指标——温度-湿
热应激是影响马匹运动员性能和福利日益重要的挑战，尤其是在不同气候条件下进行的比赛中。因此，理解性能对热负荷增加的遗传基础对于支持稳健的遗传评估和可持续的选择策略至关重要。本研究旨在评估巴西夸特马（Quarter Horses）在由两个广泛使用的指标——温度-湿度指数（THI）和湿球黑球温度（WBGT）——定义的热环境中的绕桶赛性能，并估计与基础性能和环境敏感性相关的遗传参数。研究人员分析了来自13,960匹夸特马的351,993条绕桶赛时间（BRT）记录。应用分段回归模型于最小二乘均值以识别热应激阈值，同时使用多项式函数的随机回归模型沿着热梯度估计协方差组分、遗传参数和相关性。两个指标均识别出不同的热阈值：THI=74.7和WBGT=23.6，超过该阈值后性能恶化更快。根据THI和WBGT阈值，分别有31.15%和20.71%的绕桶赛事件处于热应激条件下，强调了所评估热梯度的实际相关性。假设连续热变异的随机回归模型为数据提供了最佳整体拟合。加性遗传方差在热环境中保持相对稳定，而永久环境和残差方差在较高热负荷下增加。在热中性条件下的平均遗传力约为0.21（THI和WBGT），在极端热应激下适度下降至0.17–0.18。热中性与极端环境之间的遗传相关性在两个指标中均保持较高（约0.97），表明性能具有强遗传连续性，且育种值估计（EBV）在热梯度上无显著重排。总体而言，THI和WBGT在阈值、遗传参数和选择结果方面高度一致。尽管WBGT在极端条件下显示出略高的敏感性，但THI因简单易算而提供了更平滑的响应模式和明确的操作优势。研究人员未检测到BRT存在显著的基因型-环境互作。然而，结果提示，将针对热应激的遗传耐受性作为补充选择标准可能有助于在日益挑战的气候条件下维持绕桶赛性能。
**论文解读文章**
**研究背景、问题与目的**
马术运动在全球具有重要经济和文化价值，绕桶赛（barrel racing）作为高强度短距离速度项目，对马匹的加速性、灵活性和协调性要求极高。高温高湿环境下，马匹代谢散热效率下降，可能导致热负荷累积并损害运动性能。然而，关于热应激对运动马匹性能影响的遗传学研究十分有限，现有研究多集中于急性生理反应，忽略了个体间差异及其遗传基础。因此，明确性能响应热负荷的遗传变异对于支持稳健的遗传评估和可持续选育策略至关重要。本研究旨在利用温度-湿度指数（THI）和湿球黑球温度（WBGT）定义热环境，评估巴西夸特马绕桶赛性能的热阈值，并估计基础性能与环境敏感性的遗传参数。论文发表在《Journal of Animal Breeding and Genetics》。
**关键技术方法**
研究数据来自巴西23个州（2010-2024年）13,960匹夸特马的351,993条绕桶赛时间（BRT）记录，来源为Sistema de Gerenciamento de Provas（SGP）系统，含2855场比赛。气象数据来自NASA POWER卫星系统。主要方法包括：1）分段线性回归模型识别热阈值；2）基于贝叶斯框架的随机回归模型（采用勒让德多项式）估计加性遗传方差、永久环境方差、残差方差及遗传参数；3）模型比较采用偏差信息准则（DIC）；4）基于育种值（EBV）进行选择一致性分析。共构建8个动物模型，包括重复力模型和分段/多项式随机回归模型。
**研究结果**
- **3.1 性能记录在热指标上的分布**：THI与WBGT的Pearson相关系数为0.960（p<0.001），表明二者高度一致。
- **3.2 热应激阈值与绕桶赛性能**：分段回归显示，THI阈值74.7（p<0.001）和WBGT阈值23.6（p<0.05）之上性能下降加速，斜率分别从阈值前的0.002 s/单位增至0.070 s/单位（THI），以及从0.008 s/单位增至0.144 s/单位（WBGT）。
- **3.3 地理分布与热应激事件**：31.15%（THI）和20.71%（WBGT）的比赛发生在阈值以上，涉及161和119个城市，涵盖巴西广泛气候区。
- **3.4 模型比较**：连续二次多项式随机回归模型（M6: THI，DIC=691；M7: WBGT，DIC=843）拟合最优，优于分段和重复力模型。
- **3.5 遗传参数**：加性遗传方差沿热梯度保持稳定；永久环境方差和表型方差在高温端增大。遗传力从热中性时的约0.21降至极端热应激下的0.17–0.18。遗传相关始终高于0.97，表明无显著重排。
- **3.6 选择影响**：热中性与热应激条件下前5%种公马选择重叠率94.74%（THI/WBGT），表明选择高度一致。辅助分析显示，最不耐热个体在常规评估中具有更优育种值，提示性能水平与热耐受性间可能存在拮抗关系。
**讨论与结论**
讨论部分指出，THI与WBGT均有效捕捉了热负荷信息，但随机回归模型更适合描述非线性性能响应。遗传参数稳定性表明绕桶赛性能遗传基础在广泛热条件下得以保存，但热应激扩大了环境变异，导致遗传力轻微下降。尽管基因型-环境互作有限，个体反应规范变异显示热耐受性遗传差异存在。鉴于WBGT在极端条件下更敏感，而THI因简单易算利于实际应用，二者在遗传评估中作用互补。结论部分翻译如下：
THI和WBGT在绕桶赛性能的热阈值、遗传参数和选择结果上高度一致。相当比例的比赛处于热应激条件下，凸显了沿热梯度建模性能的实际意义。考虑连续热变异的模型拟合更优，表明性能对热应激的响应最好由平滑反应规范而非离散阈值描述。尽管两个指标均识别出明确性能断点，加性遗传方差和遗传相关在热梯度上保持较高，无显著动物重排，表明BRT的基因型-环境互作有限。实际上，THI和WBGT在遗传评估中表现相似，WBGT在极端热条件下略敏感，而THI更简单且数据可得性更广。总体而言，这些结果支持使用随机回归模型在不断挑战的热环境中维持绕桶赛性能的遗传进展。
